模型描述

本例演示了如何使用带设定点加权的二自由度PID控制来调节电动机的速度。我们使用Simulink®中的PID控制器(2DOF)模块，如下所示。万博1manbetx

图1:万博1manbetx用Simulink模型用二自由度PID控制一台直流电动机。

要打开此模型，请键入sldemo_pid2dof在MATLAB®终端中。

电动机为电枢控制直流电动机。电压输入控制电机的轴速。电机的框图如图所示图2。电机承受负载转矩(0 - 5海里)。

图2:电机框图。

二自由度PID控制

与PID控制器块相反，PID控制器(2DOF)块提供了一个额外的自由度，允许用户在通过比例动作通道和导数动作通道时对设定值进行加权。参见PID控制器(2DOF)帮助页或类型doc('PID控制器2DOF')在MATLAB终端中获取更多详细信息。模型中出现的PID控制器(2DOF)示意图如下所示。

图3:PID控制器(2DOF)的掩模下视图。

如图3所示，比例动作所看到的误差信号为

导数作用所看到的信号是

积分作用得到的信号是

一般来说，设定点权值c选为0是为了防止设定值变化时出现不希望出现的瞬变，这种效应称为导数踢。的定位点b影响控制器的超调性能。一般来说，一个小的b值减少超调。然而,小b数值也可能导致对设定值变化的响应变慢。有关选择正确设定值的更多详细信息，请参阅参考[1]。

当和，二自由度PID控制器的行为与经典PID控制器相同。

模拟与b= 1 andc= 1

当和，二自由度PID控制器的行为与经典PID控制器相同。模型的控制信号、设定值信号和闭环响应如图4所示。

图4:控制信号，设定值与测量输出。

图4清楚地显示了控制信号中的尖峰，这是由对设定值变化的强烈比例和导数响应引起的。修改b和c权重可以降低这种反应的攻击性，如下所示。

的模拟b= 0和c= 0

在这种情况下，两自由度PID控制器被称为I-PD，其中只有I动作作用于经典误差信号，PD动作仅作用于测量输出。

图5:控制信号，设定值与测量输出。

仿真结果清楚地表明，由于设定值的突然变化，控制信号中没有大的瞬变。

有关如何实现的更多信息，请参阅参考[1]b和c是选择。

总结

Simulink中的PID控制器(2DOF)块支持两个自由度的PID控万博1manbetx制。万博1manbetx该块可用于跟踪复杂的设定值曲线，并缓和突然设定值变化对控制信号瞬态的影响。Simulink®Control 万博1manbetxDesign™的PID调谐器可用于自动调谐所有增益(P, I, D, N，b，c)的PID控制器(2DOF)块。

参考文献